a.a. 2010-2011 Programma del corso di: ELETTRONICA

a.a. 2010-2011 Programma del corso di:
ELETTRONICA APPLICATA (9 CFU) [EL]
DOCENTE: Luca Roselli
OBIETTIVI:
Capacità di analisi di circuiti elettronici con diodi transistor e amplificatori operazionali.
Capacità di sintesi (progettazione) di semplici circuiti elettronici con l’ausilio del calcolatore.
CONTENUTI:
Richiami dei concetti fondamentali (2 ore)
Richiami di teoria dei circuiti. Convenzioni sulle notazioni. Modello di segnale elettrico e spettro in
frequenza. Modello di amplificatore ideale.
Elettronica dello stato solido (4 ore).
Materiali metallici, isolanti e semiconduttori. Semiconduttori di tipo n e di tipo p. Mobilità degli
elettroni e delle lacune. Corrente di deriva e corrente di diffusione. Cenni sulla fabbricazione di
circuiti integrati.
Diodi a stato solido e circuiti a diodi (8 ore).
Modello a bande della giunzione p-n. Caratteristica I-V diretta: dipendenza dalla temperatura.
Polarizzazione e modello a soglia del diodo. Caratteristica I-V inversa: tensione di rottura ed effetto
valanga. Capacità della giunzione p-n. Diodi in regione di “breakdown”, fotodiodi, celle solari,
LED. Esempi di circuiti a diodi: limitatori, raddrizzatori, rivelatori di massimo e minimo, rivelatori
di picco.
Transistori a effetto di campo (10 ore).
Il condensatore MOS: accumulazione, svuotamento, caratteristiche C-V. Transistori a canale n
(NMOS) e a canale p (PMOS). Caratteristiche statiche e retta di carico. Analisi delle principali nonidealità: tensione di soglia, effetto body, effetti di canale corto. Capacità parassite. Polarizzazione.
Coppie di transistor complementari (CMOS).
Modelli per piccoli segnali (6 ore).
Linearizzazione di dispositivi e circuiti non lineari. Concetto di piccolo segnale. Modelli per piccoli
segnali di diodi e transistori a effetto di campo. Modelli di dispositivi alle alte frequenze.
Circuiti Integrati Analogici (10 ore).
Stadi amplificatori a source, drain, gate in comune (CS-CD-CG). Amplificatori multistadio. Amplificatori
differenziali. Stadi di uscita. Classi di funzionamento degli amplificatori di potenza. Specchi di corrente,
carichi attivi. Circuito semplificato dell’Amplificatore Operazionale LM-741.
Risposta in frequenza (4 ore).
Modelli a doppio bipolo degli amplificatori lineari. Funzioni di trasferimento. Notazione in decibel
e diagramma di Bode. Prodotto guadagno-larghezza di banda. Frequenza di guadagno unitario.
Retroazione e stabilità (cenni).
Amplificatori Operazionali (10 ore).
Tensione di offset, correnti di polarizzazione, range dinamico di I/O, reiezione di modo comune,
slew rate. Amplificatori invertenti e non invertenti. Amplificatori differenziali e da strumentazione.
Amplificatori logaritmici. Sommatori. Risposta in frequenza e stabilità dell'amplificatore
operazionale. Data sheet. Applicazioni non lineari: comparatori, trigger di Schmitt, multivibratori
astabili e monostabili.
Laboratorio / Esercitazioni (27 ore).
Apprendimento dell’uso di strumenti di calcolo (CAD) per la simulazione di circuiti elettronici.
Flusso di progetto di un circuito analogico. Analisi delle tolleranze, del caso peggiore, analisi
Monte Carlo, coefficienti di temperatura. Modelli CAD dei componenti attivi e passivi. Esempi e
applicazioni.
Esercitazioni:
Le esercitazioni fanno parte integrante del corso e corrispondono a 1/3 del monte ore totale.
Le esercitazioni che richiedono l’uso del simulatore circuitale sono svolte nel Laboratorio di Informatica. In
aula sono svolti esercizi ed esempi di complemento alle lezioni teoriche.
PREREQUISITI:
Obbligatorio: CHI; Raccomandati: FISB, TDC.
TESTI CONSIGLIATI:
JAEGER/BLALOCK, Microelettronica – Elettronica Analogica 3/ed, McGraw-Hill Aprile 2009.
TESTI INTEGRATIVI:
Appunti delle lezioni, forniti dal Docente.
SEDRA/SMITH, Circuiti per la Microelettronica 3/e, EdiSES 2005.
MILLMAN/GRABEL/TERRENI, Elettronica di Millman 3/e, McGraw-Hill 2005.
RASHID M.H., Fondamenti di Elettronica, Apogeo 2002. ISBN 88-7303-853-0.
MODALITÀ DI VERIFICA DEL PROFITTO:
La verifica consiste in un prova orale sul programma svolto a lezione. Per essere ammessi all’orale,
gli studenti devono aver superato una prova scritta.